JPS6126109A - パレタイジング・ロボツト・システムにおけるテイ−チング方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、ロボットへのティーチング方式に係り、特に
直方体の複数個の製品をパレット（製品運搬用の板）へ
積付ける場合に好適なパレタイジング・ロボットへのテ
ィーチング方式に関する。

〔発明の背景〕

作業人員の削減１作業時間の短縮を図るために、積付は
作業のロボット化が進められている。

ロボットに積付は作業を行なわせるためには、次の２つ
の作業が必須である。

（１）各製品の積付は位置を決定する作業。

（２）この積付は位置までのロボットの動作経路、その
際の動作速度、ロボットハンドの開閉等を、ロボットに
ティーチングする作業。なお、ロボットへのティーチン
グ内容を、以下′積付は動作′と呼ぶ。

従来は、これら作業を通常法の方式で行なっていた。

（１）積付は位置の決定 各製品の最終積付は配置図（以下、これを積付はパター
ンと呼ぶ。）の作成問題は、数学的には組合せ問題であ
る。この問題の満足な解を、現在の数理計画手法を用い
て得ることは、実際上、困難である。そのため１通常、
人間はヒユーリスティックな方法で試行錯誤的に、積付
はパターンを作成している。具体的には、下記（ｉ）〜
（ｉｎ）を組り返すことによって、各製品の積付は位置
を順次決定していき、全製品の積付けが終了するまで、
これを行う。

（ｉ）パレット上の一つの領域を選び、この領域に配置
すべき製品（複数個）を、未積付は製品群の中から選択
する。

（ｎ）上記（ｉ）で選択した製品群のこの領域における
積載効率の高い配置を計算し、その結果を紙面上に三面
図あるいは斜視図として書き表わす。

（ｉｉＩ）上記（ｉｆ）の結果を評価する。もし、結果
に満足すれば、今求めた配置を暫定的に採用し、（ｉ）
のステップに戻る。もし、不満があれば、その部分を紙
面上から削除し、（ｉ）あるいは（ｉｉ）のステップに
戻る。

（２）積付は動作のティーチング 通常、ティーチング・プレイバック方式と呼ばれる方式
が採用されている。すなわち、人間がティーチング・ボ
ックスを利用して、ロボットアームを動かし、各製品ご
との積付は動作をロボットにティーチングする。

従来から一般に実施されている上記の方法には、次のよ
うな問題点がある。

（１）積付は位置の決定における問題点試行錯誤の途中
で得られる積付はパターン案を紙面上に書く必要がある
ため、積付はパターン作成に多くの工数を要する。しか
も、製品寸法の計算ミスや紙面上への記載ミスなどが発
生しやすいため、積付はパターンの作成工数は、更に大
きくなる。

（２）積付は動作のティーチングにおける問題点パレッ
ト上での全ての製品に対して、ロボットの積付は動作を
ティーチングしなければならない。そのため、これをテ
ィーチング・プレイバック方式で実施するのでは、ティ
ーチングに要する工数は大である。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、（１）製品の積付は位置を容易かつ迅
速に設定すること、（２）ロボットに積付は動作を自動
教示すること、を実現する′パレタイジング・ロボット
へのティーチング方式″を提供することにある。

〔発明の概要〕

量産工場の出荷作業では、寸法の異なる複数種の製品を
、毎日多量に出荷する。このような出荷作業においては
、各日に出荷する製品の種類ごとのトータル出荷要求量
を出荷すればよいという条件の下で、積載効率の高い積
付はパターンを作成することが課題である。積載効率を
高くするためには、各パレット上における無駄な空き空
間を減らし、更に積付は時の安定性を向上させることが
必要である。前述のような量産工場の出荷作業において
は、製品ごとの日々出荷要求量が多量であるため、製品
をパレットに多段に積付ける際の各段に積む製品は、同
一高さのものを選択できる場合が多い。従って、各段の
上面を凸凹のない平らな２次元平面とすることができ、
積載効率を高くすることが容易になる。

本発明は、量産工場の出荷作業を対象とした積付はパタ
ーン作成における上記特徴を利用することによって、前
記目的を達成するパレタイジング・ロボットへのティー
チング方式を提供する。具体的には、下記３機能で実現
する。

（１）平面パターン作成機能 量産工場において、出荷製品の種類が急激に変化するこ
とはない。従って、ある短、！１期間に限れば、出荷要
求が出される製品の種類は限定される。

そこで、パレット上に製品を多段に積むときの、一部分
に相当する製品配置（以下、これを平面パターンと呼ぶ
）を、製品の種類ごと、および高さの等しい製品の組合
せごとに、あらかじめ作成しておく。この平面パターン
の作成は、グラフィック端末を利用した計算機との対話
形式で実施する。このようにして、複数種類の平面パタ
ーンを作成し、その結果は外部記憶装置に登録しておく
。

また、登録済の平面パターンに保守の必要が生じる場合
があるので１次の２つの平面パターン保守機能を用意し
ておく。

＜ｉ）既登録の平面パターンを修正し、再度登録する機
能。

（ｎ）既登録の平面パターンを削除する機能。

（２）積付はパターン作成機能 日々の出荷要求量に対する各日ごとの積付はパターンを
、上記の平面パターンを組合せて作成する。すなわち、
グラフィック端末を利用した計算機との対話形式で、出
荷要求の出ている製品（群）から構成される平面パター
ンを検索し、これを順次積み重ねていくことにより、積
付はパターンを作成する。

このようにして、積付は計画が作られた出荷製品につい
ては、これを当日の出荷要求量から差し引く。そして、
出荷要求量が全製品について零となるまで、積付はパタ
ーンの作成を繰り返す。なお、量産工場の出荷要求量は
、前記のように多種多量の出荷であるため、一度作成し
た積付はパターンを、１日のうちに多数使うことも多い
。そこで、既作成の積付はパターンを複数個、指定する
ことができるようにする。また、既作成の積付はパター
ンを一部だけ修正して使うこともあるので、既作成パタ
ーンの修正機能も用意する。更に、既作成の積付はパタ
ーンを取り消す（削除する）機能も用意する。

以上のようにして作成した１日分の積付はパターン群は
、外部記憶装置に登録し、次のステップ′積付は動作自
動作成機能′に引き渡す。

（３）積付は動作自動作成機能 製品の積付は位置、積付は位置に至るまでのロボットの
動作経路、動作制御情報（例えば、動作速度、ロボット
ハンドの開閉）等を、積付はパターンから自動的に作成
し、これをロボットに自動教示する機能。

〔発明の実施例〕

以下、実施例により、本発明の詳細な説明する。

本発明を用いたパレタイジング・ロボット・システムの
ハードウェア構成を第１図に示す。図中の装置１は電子
計算機、装置２は図形表示装置、装置３はパレット・積
付は製品の属性データを格納する記憶装置、装置４は、
ロボット制御装置、装置５はパレタイジング・ロボット
、装置６は製品供給装置、装置７はパレット搬入／搬出
装置である。

このシステムにおけるロボットへのティーチングは、前
記の各機能に対応した次の３ステツプで行うことができ
る（第２図）。

ステップ１：平面パターンの作成。

ステップ２：積付はパターンの作成。

ステップ３：積付は動作の自動作成。

以下、上記各ステップを順に説明する。

〈ステップ１：平面パターンの作成〉 平面パターンの作成は、第３図の点線枠で示す３つの処
理手続き３００，３１０，３２０で実現できる。次にこ
れら処理手続きを更に詳細に説明する。

手続き１：平面パターンの新規作成・登＃（第３−図３
００） グラフィック端末を利用して、射算機と対話しながら、
同一平面上での製品配置を作成し、それらを外部記憶装
置に登録する処理。具体的には。

第３図３０１〜３０４の処理手順により実現できる。同
図における各ブロックの処理内容は次の通りである。

３０１：パレット・積付は製品の属性データ（第４図１
０１・１０２）から、平面パターン作成用の初期画面を
作成する。第６図はその一例である。

３０２　：　３０１で作成した画面上で、平面パターン
を作成する（第７図）。具体的な方法を次に示す。

（１）製品識別記号（第７図５０１）をキーボードから
タイプインすることにより、積付は製品を選択する。

（２）キーボードのカーソル制御キー（第７図５０１）
を利用して、画面上に表示されている積付は製品を移動
させる。画面上の製品を、９０°回転させたい場合は、
予め□設定しておいた′製品回転キー″（第７図５０２
）を押下する。

（３）予め設定しておいた１積付は位置決定キー′　（
第７図５０３）を用いて、製品の積付は位置を最終決定
する。

（４）積付は済みの製品を画面上から削除したい場合は
、（ｉ）予め設定しておいた′製品削除キー′　（第７
図５０４）押下、（ｉｔ）製品の配置番号（第７図５０
２）入力、の順序で行う。

３０３：同一平面上における製品の積付は順序を、算出
する。この順序決め計算は、例えば、製品を積みやすく
するために、′パレットの奥の方から順次積付ける′と
いう規則で決めればよい。

３０４　：　３０３で算出した結果を、ＭＴあるいはデ
ィスク・ファイル等の記憶装置に、第５図で示すフォー
マットで登録する。

手続き２：平面パターンの修正・再登録（第３図３１１
〜３１６ 手続き１で登録した平面パターンを修正する処理。具体
的には、第３図３１１〜３１６の処理手順により実現で
きる。同図における各ブロックの処理内容は、次の通り
である。

３１１：登録平面パターンの一覧（第８図）を表示する
。

３１２：平面パターン一覧の中に表示しである平面パタ
ーン識別記号（第８図Ａ−Ｆ）を、キーボードからタイ
プインすることにより、修正したい平面パターンを選択
する。

３１３：３１２で選択した平面パターンと積付は製品と
を画面に表示する（第７図と同様）。

３１４：３１３で表示した平面パターンを修正する。具
体的な方法は、３０２の（１）〜（４）と同様の方法で
実現できる。

３１５．３１６は、それぞれ３０３，３０４と同様の方
法で実現できる。

手　き３：平面パターンのｊ除（第３３２０）手続き１
で登録した平面パターンを削除する処理。具体的には、
第３図３２１〜３２３の処理手順により実現できる。同
図における各ブロックの処理内容は、次の通りである。

３２１：登録平面パターン一覧（第９図）を表示する。

３２２：平面パターン一覧の中に表示しである平面パタ
ーン識別記号（第９図Ａ−Ｆ）をキーボードからタイプ
インすることにより、削除したい平面パターンを選択す
る。

３２３　：　３２２で選択した平面パターンを、平面パ
ターン登録用ファイルから削除する。

くステップ２：積付はパターンの作成〉積付はパターン
の作成は、第１０図の点線枠で示した３つの処理手続き
８００，８１０，８２０で実現できる。次に、これら処
理手続きを更に詳細に説明する。

グラフィック端末を利用して、計算機と対話しながら、
外部記憶装置に登録しである平面パターンを、各製品の
出荷要求量を満足するように組合せ、パレット上への製
品の最終積付は配置を決定する処理。具体的には、第１
０図８０１〜８０５の処理手順により実現できる。同図
における各ブロックの処理内容は、次の通りである。

８０１ニステツプ１で作成した平面パターン群、各製品
の出荷要求量、パレット、を同一画面上に表示した。積
付はパターン作成用の初期画面を作成する。第１１図は
その一例である。

８０２：８０１で作成した画面上で、積付はパターンを
作成する（第１２図）。具体的な方法を次に示す。

（１）出荷要求の出ている製品（群）から構成される平
面パターンを、画面上に表示されている平面パターン識
別記号（第１２図Ａ−Ｃ）で指定する。

（２）選択した平面パターンの段積み数を指定する。

（３）上記（１）、（２）を繰り返し行い、積付はパタ
ーンを作成する。

（４）積付はパターンの一部の平面パターンを他へ平面
パターンと交換したい場合、（ｉ）予め設定しておいた
１千面パターン交換キーＩ　（第１２図１００１）押下
。

（ｉｉ）交換する平面パターンの識別記号入力、（ｎｉ
）交換される平面パターンの配置番号（第１２図■〜■
）入力、の順序で行う。

（５）積付はパターンの一部の平面パターンを削除した
い場合は、（ｉ）予め設定しておいた１平面パターン削
除キー′　（第１２図１００２）押下、（ｉｉ）削除す
る平面パターンの配置番号入力、の順序で行う。

（６）既作成の積付はパターンと同一のパターンを複数
個、作成したい場合は、（ｉ）予め設定しておいた′同
一積付はパターン作成キー′　（第１２図１００３）押
下、（ｉｉ）同一パターンの作成個数入力、の順序で行
う。

８０３　：　８０２で作成した積付はパターンから、実
際のパレット上における各製品の積付は位置を算出する
。ここで算出するのは、第１３図のＰ点（原点０，０．
０）４ｍ最も近い製品の頂点）の座標値であり、次式で
求めることができる。

Ｚ　ｔ　＝　　Σ　Ｈユ ｊ＝１ ここで、Ｚ、は製品ｉのパレット上に おけるＺ座標、Ｈｊはｊ段目に積付けられる製品の高さ
、ｎは現在の段積み数を示している。なお、製品のＸ＋
　ｙ座標は、第５図に示すテーブルに登録されているデ
ータを用いる。

８０４　：　８０３の結果から、パレット上への製品の
積付は順序を算出する。この順序決め計算は、例えば、
製品を積みやすくするために、′平面パターン単位に積
付ける′という規則で決めればよい。

８０５　：　８０４の結果を、ＭＴあるいはディスク・
ファイル等の記憶装置に、第１４図に示すフォーマット
で登録する。

手続き１で登録した積付はパターンを修正する処理。具
体的には、第１０図８１１〜８１７の処理手順により実
現できる。同図における各ブロックの処理内容は、次の
通りである。

８１１：登録積付はパターンの一覧（第１５図）を表示
する。

８１２：積付はパターン一覧の中に表示しである積付は
パターン識別記号（第１５図Ａ〜Ｆ）をキーボードから
タイプインすることにより、修正したい積付はパター・
ンを選択する。

８１３：８１２で選択した積付はパターンと平面パター
ン一覧とを画面に表示する（第 １２図と同様）。

８１４　：　８１３で表示した積付はパターンを修正す
る。具体的な方法は、８０３の（１）〜（６）と同様の
方法で実現できる。

８１５．８１６，８１７は、それぞれ８０３゜８０４．
８０５と同様の方法で実現できる。

手続き３：積付はパターンの削除（第１０図８２０）手
続き１で登録した積付はパターンを削除する処理。具体
的には、第１０図８２１〜８２３の処理手順により実現
できる。同図における各ブロックの処理内容は、次の通
りである。

８２１：登録積付はパターン一覧（第１６図）を表示す
る。

８２２：積付はパターン一覧の中に表示しである積付は
パターン識別記号（第１６図Ａ〜Ｆ）をキーボードから
タイプインすることにより、削除したい積付はパターン
を選択する。

８２３　：　８２２で選択した積付はパターンを、積付
はパターン登録用ファイルから削除する。

くステップ３：積付は動作の自動作成〉第１９図に示す
自由度を持つロボットの場合を例にとり、説明する。

積付は動作の自動作成は、第１７図に示す３つの処理手
順で実現できる。同図における各ブロックの処理内容は
、次の通りである。

１４０１　：第１４図に示すテーブルに登録されている
製品の積付は位置に基づいて、その位置までの積付は経
路を３次元直交座標で設定する。具体的には、例えば、
製品が垂直上昇・垂直下降するような通過点（第１８図
・印）を積付は位置まで経路とする。３次元直交座標で
設定された積付は経路を、第２０図４０１のテーブルに
登録する。

１４０２　：上記１４０１で登録した積付は経路の３次
元直交座標から、ロボットの各関節の角度を算出する。

具体的には、第１９図に示す５自由度多関節型ロボット
の場合には、次の計算式を用いればよい。

上記、計算式から得られたそれぞれの角度を、第２０図
４０２のテーブルに登録する。

１４０３　：上記１４０２で登録したロボットの関節角
を、動作制御情報（ロボットハンドの開閉、動作速度な
ど）と共に、ロボットの制御装置に伝送する。

〔発明の効果〕

本発明によれば、次の効果がある。

（１）積付はパターンの作成が容易かつ迅速になる。

理由は次の通りである。

（ｉ）３次元空間での製品の配置を、２次元平面におけ
る製品配置の組合せにより決定することができる。

（道）人手による作成から生じるミス（例えば、製品の
大きさ間違え）がなくなる。

（２）ロボットへの積付は動作の教示が容易かつ迅速に
なる。

理由は次の通りである。

（ｉ）ロボットへは、積付は動作ではなく、積付はパタ
ーンつまり積付は結果のみを教示すれば良い。従って、
積付は結果からロボットの積付は動作を設定する手間が
省け、更にその際に生じ易いミス（例えば、積付はパタ
ーンから各製品の積付は位置を算出する時の計算ミス）
を無くすことができる。

（ｉｉ）電子計算機から、積付は動作を指令するため、
教示作業を安全に実施できる。

（３）上記（１）、（２）の効果により、パレタイジン
グ・ロボットへのティーチング作業が容易かつ迅速にな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、パレタイジング・ロボット・システムのハー
ドウェア構成図、第２図は本発明のティーチング方式の
処理の概略フロー、第３図は平面パターン作成の処理フ
ロー、第４図はパレット・積付は製品の属性テーブルを
示す図、第５図は平面パターン登録用テーブルを示す図
、第６図・第７図は平面パターン作成用画面の表示例を
示す図、第８図・第９図は登録平面パターン一覧の表示
例を示す図、第１０図は積付はパターン作成の処理フロ
ー図、第１１図・第１２図は積付はパターン作成用画面
の表示例を示す図、第１３図は製品の積付は位置の定義
図、第１４図は積付はパターン登録用テーブル、第１５
図・第１６図は登録積付はパターン一覧の表示例を示す
図、第１７図は積付は動作作成の処理フロー図、第１８
図は製品の移動経路図、第１９図は５自由度多関節型ロ
ボットを示す図、第２０図はロボットの積付は動作登録
用テーブルを示す図である。 １・・・電子計算機、２・・・グラフィック端末、１ｏ
・・・平面パターン作成機能、１１・・・積付はパター
ン作図 薫 ｆＪ　４　　目 ａ５図 ＺＩＪ図 第　１４　　　図 ′ｆＪ／”７　　図 ■ｌｑ図 ７奉

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 パレタイジング・ロボット・システムにおいて、積付け
   動作の教示作業を容易にし、更に端示時間を短縮するこ
   とを目的として、 （１）平面パターンを作成する手段、 （２）出荷要求の出ている製品（群）から構成される平
   面パターンを組合せ、積付けパターンを作成する手段、 （３）製品の積付け位置、積付け位置に至るまでのロボ
   ットの動作経路、動作制御情報を、ロボットに自動教示
   する手段、 から成る、パレタイジング・ロボット・システムにおけ
   るティーチング方式。